梯级水库群面向生态的多目标综合调度关键技术
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2.2 湖北汉江流域梯级水库群简介

2.2.1 湖北汉江流域梯级水库群概述

目前流域内建成大中小型水库2700余座,总库容近330亿m3。其中在湖北省境内已建和在建的大中型水电站水库共16座,分别为陡岭子、孤山、龙背湾、松树岭、鄂坪、周家垸、潘口、小漩、黄龙滩、丹江口、王甫洲、三里坪、寺坪、新集、崔家营、兴隆,湖北汉江流域各水电站分布情况如图2.1所示。

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图2.1 湖北汉江流域各水电站分布图

系统水库群中,丹江口为年调节性能,孤山、王甫洲、新集、崔家营、兴隆、周家垸、小漩调节性能较小,属日调节电站。支流中,陡岭子水库坐落于金钱河上,是一个具有年调节性能的单一电站,其出库流量与干流第一级丹江口形成水力联系。支流堵河与汇湾河和官渡河形成“Y”形,潘口、小漩、黄龙滩依次位于堵河干流上,鄂坪与周家垸,龙背湾与松树岭分别为于汇湾河和官渡河,自身又形成一个复杂混联水库群,周家垸与松树岭的并联出流汇入堵河,形成潘口的入库流量,其中,潘口和鄂坪具有年调节性能,黄龙滩和松树岭具有不完全年调节性能。另一支流南河于王甫洲和崔家营之间汇入汉江干流,寺坪和三里坪组成了南河上的串联梯级水库,分别是具有年调节性能的电站。

孤山、陡岭子、龙背湾、松树岭、鄂坪、周家垸、潘口、小漩、黄龙滩、丹江口、王甫洲、三里坪、寺坪、新集、崔家营、兴隆16座水电站的总装机容量为3071.5MW,各水电站占梯级总装机容量分布如图2.2所示。湖北汉江干流的多年平均流量1279m3/s,支流金钱河陡岭子的多年平均流量52.5m3/s,支流堵河的多年平均流量177.5m3/s,南河的多年平均流量30m3/s,各水电站多年平均流量如图2.3和图2.4所示。

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图2.2 各水电站占梯级总装机容量分布图

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图2.3 各水电站多年平均流量图

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图2.4 各水电站多年平均流量柱状图

2.2.2 水电站主要特征参数

湖北汉江流域梯级水电站水库群的主要参数包括各水库的多年平均流量、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位,以及各电站的装机容量、保证出力、出力系数、最大过机流量、多年平均发电量和区间入流、水位库容曲线、尾水水位流量曲线等,其中出力系数、区间入流采用资料推求和经验相结合的方式获得,其主要参数见表2.1。

(1)陡岭子水电站资料。陡岭子水电站枢纽工程位于湖北省郧西县夹河镇境内的汉江支流金钱河下游,距十堰市区120km。坝址控制流域面积5611km2,年径流量16.6亿m3。该水库将郧西县内最大的河流——金钱河截为两段筑坝为堤,不仅是郧西县目前最大的水利枢纽工程,且系世界上第二个采用堆石面板工艺建设的大型水库,工程以发电为主,兼有灌溉、防洪综合效益。

陡岭子水库总库容4.84亿m3,正常蓄水位264m,相应库容3.478亿m3,死水位242m,死库容1.393亿m3,调节库容2.09亿m3,为年调节水库。水电站装机容量7.05万kW(3×2.35万kW),设计年发电量2.13亿kW·h,保证出力1.23万kW,年可利用发电时间3012h。2002年7月第一台机组投产发电,2003年8月两台机组投产发电,2004年,陡岭子水电站机组全部运行。

(2)鄂坪水电站资料。鄂坪水电站位于湖北省竹溪县鄂坪乡,距竹溪县30km,坝址以上控制面积1676km2,年径流量11.04亿m3,为汉江支流堵河西支汇湾河段的龙头水库。工程以发电为主,兼有防洪、灌溉、梯级补偿等综合效益。

表2.1 湖北汉江流域水电站主要特征参数

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鄂坪水库总库容3.027亿m3,正常蓄水位550m,相应库容2.716亿m3,死水位520m,死库容1.189亿m3,调节库容1.527亿m3,为年调节水库,(7月1日—9月30日)汛限水位为160m。水电站装机容量11.4万kW(3×3.8万kW),设计年发电量2.75亿kW·h,保证出力1.314万kW,年可利用发电时间2368h。2003年11月26日一次截流成功。2006年5月第一台机组投产发电,目前装机两台,第三台机组2011年投产。

(3)周家垸水电站资料。周家垸水电站位于竹溪县境内,汇湾河中游周家垸河段,厂址距汇湾乡政府1km,距竹溪县城50km,坝址以上控制面积1718km2,年径流量11.67亿m3。工程以发电为主兼顾灌溉,人畜饮水等综合效益。

水电站设计装机容量6.05万kW(2×2.4万kW+1×1.25万kW),本期装机4.8万kW(2×2.4万kW),设计年发电量1.858亿kW·h,保证出力1.099万kW,拦河坝坝顶高程441.5m,水电站引水渠道长8.84km,前池最高水位438.97m,正常水位438.25m,最低水位432m。本站拦河坝与上游鄂坪水电站尾水相接,帮可利用鄂坪水库进行水量调节。

2009年12月第一台机组发电,在鄂坪增容后,第三台机组也安装发电。

(4)松树岭水电站资料。松树岭水电站地处官渡镇境内,距竹山县城74km,坝址以上流域面积2447km2,年径流量18.26亿m3,位于长江流域汉江水系堵河支流官渡河中段,水库属中型水库,工程以发电为主,兼顾养殖,排沙等综合效益。

松树岭水库总库容0.5748亿m3,正常蓄水位394m,相应库容0.482亿m3,死水位384m,死库容0.166亿m3,调节库容0.225亿m3,为不完全年调节水库。水电站装机容量5万kW(4×1.25万kW),设计年发电量1.539亿kW·h,保证出力5360kW,年可利用发电时间3078h。2005年9月首台机组正式并网发电,2006年1月,最后一台机组并网运行,全部机组投产。

(5)潘口水电站资料。潘口水电站位于湖北省堵河下游河段,下距湖北省十堰市竹山县城13km,坝址以上流域面积8950km2,年径流量51.8亿m3,工程以发电为主,兼有防洪、灌溉,梯级补偿等综合效益。

潘口水库正常蓄水位355m,相应库容19.7亿m3,死水位330m,死库容8.5亿m3,调节库容11.2亿m3,为年调节水库,水电站装机容量50万kW(2×25万kW),设计年发电量10.785亿kW·h,保证出力86.7万kW。潘口水电站建设准备期为12个月,主体工程施工期30个月,工程完建期1个月。2008年10月,实施堵河截流,2011年9月大坝正式下闸蓄水,12月正式发电。

(6)小漩水电站资料。小漩水电站位于湖北省竹山县境内,坝址位于竹山县城上游约3km,是汉江第一大支流堵河三级梯级开发的中间一级,上游10.4km为预投产运行的潘口水电站,下游98.0km为已经建成发电的黄龙滩水电站,小漩为上游潘口水电站的反调节水库。

小漩水库总库容3674万m3,回水长度10.4km,为日调节中型水库。水电站装机容量为50MW,保证出力12.7MW,多年平均发电量1.5031亿kW·h,年利用时间3006h,总工期为40个月,主要供电范围是竹山县和十堰市,并参与湖北省网的平衡。

(7)黄龙滩水电站资料。黄龙滩水电站位于鄂西北山区堵河下游、十堰市黄龙镇以上4km的峡谷出口处,坝址以上控制流域面积11140km2,年径流量60.4亿m3。工程以发电为主,同时具有工业供水,农田灌溉,改善航运,发展渔业等综合效益。

黄龙滩水库总库容11.625亿m3,正常蓄水位247m,相应库容8.38亿m3,死水位226m,死库容3.66亿m3,调节库容5.985亿m3,为不完全年调节水库。水电站装机容量51万kW(2×8.5万kW+2×17万kW),设计年发电量7.59亿kW·h,保证出力5万kW,年可利用发电时间1488h。1974年1月下闸蓄水,同年5月、6月两台机组相继发电,1976年1月工程完工。1993年年底,1号、2号机组增容改造,水电站装机容量由15万kW增加到17万kW。2002年6月,黄龙滩水电站开始扩建,2005年6月、8月两台机组先后并网发电。

(8)丹江口水电站资料。丹江口水电站位于湖北省境内的丹江口境内,汉江干流与其支流丹江汇合口下游约800m,控制流域面积9.52km2,多年平均径流量388亿m3,是20世纪50年代开工建设的、规模巨大的水利枢纽工程。丹江口水利枢纽工程的初期任务依次是防洪、发电、灌溉、航运及养殖;加高后丹江口水库任务转变为防洪、供水(含灌溉)、发电和航运等,供水成为优于发电的任务,即水电站仅结合向汉江中下游供水发电,不再专为发电泄水。

丹江口水库初期坝顶高程为162m,总库容209.48亿m3,正常蓄水位157m,相应库容174.5亿m3,死水位139m,死库容72.3亿m3,调节库容102.2亿m3,为年调节水库,夏汛(6月21日—8月20日)汛限水位为149m,秋汛(8月21日—9月30日)汛限水位为152.5m。水电站装机容量90万kW(6×15万kW),设计年发电量38.3亿kW·h,保证出力23.6万kW,年可利用发电时间4367h。

加高后丹江口水库坝顶高程为176.6m,正常蓄水位为170m,相应库容290.5亿m3,死水位150m,死库容126.9亿m3,调节库容163.6亿m3,为多年调节水库,夏汛(6月21日—8月20日)汛限水位为160m,秋汛(8月21日—9月30日)汛限水位为163.5m。水电站装机容量90万kW(6×15万kW),设计年发电量33.78亿kW·h,保证出力24.7万kW。丹江口水库工程1958年9月动工,1973年底初期工程建成,2005年9月丹江口水库枢纽在初期规模基础上,按原规划开始续建。

(9)王甫洲水电站资料。王甫洲水电站位于湖北省老河口市近郊的汉江干流上,上距丹江口水利枢纽约30km,老河口市市区下游约3km处,坝址控制流域面积95886km2,年径流量383.9亿m3,是汉江干流16个梯级开发中的第10个梯级。是一个以发电为主,结合航运,兼有灌溉、养殖、旅游等综合效益的大(2)型水利工程。

王甫洲水库总库容3.095亿m3,正常蓄水位86.23m,相应库容1.495亿m3,死水位85.48m,死库容1.207亿m3,调节库容0.28亿m3,为日调节水库。水电站装机容量10.9万kW(4×2.725万kW),设计年发电量5.81亿kW·h,保证出力3.8万kW,年可利用发电时间5330h。王甫洲枢纽工程于1993年准备,1995年动工兴建,2000年5月首台机组发电,至同年11月其余3台机组相继投产发电。

(10)三里坪水电站资料。三里坪水电站位于房县五台山林场境内,地处汉江中游右岸一级支流南河的中游,坝址控制流域面积1964km2,坝址处多年平均径流量8.77亿m3,三里坪水电站的规划设计始于20世纪70年代,这是一个以防洪、发电为主,兼顾航运、水产养殖、灌溉、旅游的国家大(2)型水电枢纽工程。

三里坪水库总库容4.95亿m3,正常蓄水位为416m,相应库容4.72亿m3,死水位392m,死库容2.62亿m3,调节库容1.96亿m3,为年调节水库。夏汛(6月21日—8月20日)汛限水位为403m,秋汛(8月21日—9月30日)汛限水位为412m。水电站装机容量7万kW(2×3.5万kW),设计年发电量208亿kW·h,保证出力1.24万kW,年可利用发电时间2620h。三里坪水利水电枢纽工程大坝主体混凝土施工于2008年5月全面启动,2011年3月蓄水,8月投产发电。

(11)寺坪水电站资料。寺坪水电站地处湖北省保康县寺坪镇肖家湾,距寺坪镇5km,距河口102.4km,坝址控制流域面积2150km2,年平均径流9.94亿m3,位于汉江中游右岸支流南河上段粉清河上。工程以发电为主,兼有防洪、灌溉、水产养殖、库区航运等综合利用效益。

寺坪水库总库容2.69亿m3,水库正常蓄水位为315m,相应库容2.47亿m3,死水位294m,死库容1.02亿m3,调节库容1.42亿m3,为年调节水库。电厂装机容量6万kW(2×30万kW),多年平均发电量1.72亿kW·h,保证出力10.9MW,年可利用发电时间2865h。寺坪水库于2004年1月开工建设,2006年3月开始蓄水,2006年7月首台机组投产发电,10月电厂两台机组全部投产发电。

(12)崔家营水电站资料。汉江崔家营航电枢纽位于汉江中游丹江口-钟祥河段、湖北省襄樊市下游17km处,上距丹江口水利枢纽134km,下距河口515km,坝址以上控制面积130624km2,年径流量448.3亿m3,是国务院批准的《长江流域水资源综合利用规划简要报告》中确定建设的重大工程之一。该工程是一个以航运为主,兼顾发电、灌溉、供水、旅游、水产养殖等综合开发功能的项目。

崔家营水库正常蓄水位62.73m,相应库容2.45亿m3,死水位62.23m,死库容2.05亿m3,调节库容0.40亿m3,为日调节水库。水电站装机容量9万kW(6×1.5万kW),设计年发电量3.9亿kW·h,保证出力3.3万kW。2005年11月导流明渠开工,2006年11月主体工程开工,2009年8月第1台机组发电,2010年7月工程全部完工。

(13)其他水电站资料。孤山水电站位于湖北汉江干流上游,计划投资16亿,由汉江集团和京能集团共同投资开发,是一座以发电为主、兼顾航运与养殖等效益的综合性水利水电工程。坝址控制流域为6.044万km2,正常蓄水位为177.23m,蓄水量为2.33亿m3。水电站总装机容量16万kW,设计年发电量为7.15亿kW·h,具有日调节性能。

龙背湾水电站位于堵河支流官渡河中上游,距县城91km,坝址以上流域面积2155km2,多年平均流量46.3m3/s,水库正常蓄水位520m,总库容8.3亿m3,可调节库容4.66亿m3,具有年调节性能。龙背湾水电站是堵河流域待开发的优质调峰电源和龙头项目,水电站设计装机18万kW,年利用时间2346h。于2008年启动前期工作,计划总工期4年。

新集水电站位于汉江中游河段湖北省襄樊市内,为汉江夹河以下干流综合利用规划中9个梯级中的第4个,坝址位于襄樊市襄城区的白马洞,上距已建成的王甫洲枢纽47.5km,下距建设中的崔家营航电枢纽63.5km。水电站坝址控制流域面积103165km2,多年平均流量1310m3/s。水电站最大坝高22.3m,水库正常蓄水位76.23m,相应库容4.37亿m3,具有日调节能力。水电站装机容量120MW,多年平均发电量4.97亿kW·h。工程开发任务以发电为主、结合航运等综合利用,水库建成后,具有灌溉、旅游等功能。

兴隆水利枢纽位于汉江下游湖北省潜江、天门市境内,上距丹江口枢纽378.3km,下距河口273.7km。兴隆水利枢纽是汉江中下游四项治理工程之一,由泄水闸、船闸、电站厂房、鱼道、两岸滩地过流段及交通桥组成。兴隆水利枢纽正常蓄水位36.2m,水库总库容4.85亿m3,具有日调节性能。灌溉面积327.6万亩,规划航道等级为Ⅲ级,电站装机4台,单机容量10MW,总装机容量40MW。第一台机组投产时间为2012年6月,最后一台机组投产时间为2013年3月。